Java泛型理解

一、Java泛型引入
    java泛型的应用可以提高的代码的复用性，同时泛型提供了类型检查，减少了数据的类型转换，同时保证了类型安全。
    泛型如何保证类型安全：
    

 List list = new ArrayList();      list.add("abc");      list.add(new Integer(1));    //可以通过编译      for (Object object : list) {          System.out.println((String)object);//抛出ClassCastException异常      }

    上面的代码会在运行时抛出ClassCastException，因为它尝试将一个Integer转换为String。
    而从java5开始，Collection的用法：
     

List<String> list = new ArrayList<>();      list.add("abc");      //list.add(new Integer(1));    //编译错误      for (String string : list) {          System.out.println(string);//无需任何强制类型转换      }

    List的创建增加了类型参数String，因此只能向list添加String类型对象，添加其他对象会抛出编译异常；
    foreach循环不需要再添加任何强制类型转换，也就移除了运行时的ClassCastException异常。
    
二、泛型的类与接口
    使用泛型定义自己的类与接口。
    

 public class Gen {          private Object obj;                    public Object getObj() {              return obj;          }                public void setObj(Object obj) {              this.obj = obj;          }                    public static void main(String[] args) {              Gen gen = new Gen();              gen.setObj("abc");              String str = (String) gen.getObj();//类型转换，可能会引起运行时ClassCastException          }      }

      使用泛型来重新定义Gen————使用<>指定泛型参数。
    

 public class Gen<T> {            T obj;                    public T getObj() {                return obj;            }                    public void setObj(T obj) {                this.obj = obj;            }            public static void main(String[] args) {                Gen<String> gen = new Gen<>();                gen.setObj("abc");        //        gen.setObj(10);        //无法通过编译                String str = gen.getObj();    //无需类型转换                //-----------------------------                Gen gen2 = new Gen();//raw type原始类型                gen2.setObj("abc");                gen2.setObj(10);    //可以通过编译，自动装箱将10转化为Integer对象                Integer num = (Integer) gen2.getObj();//使用了强制类型转换            }        }

        main()方法中使用的是泛型类型Gen<String>，不再需要强制类型转换，也就移除了运行时的ClassCastException。
        也定义了一个没有使用泛型类型的gen2，编译器会警告“Gen is a raw type,References to generic type Gen<T> should be parameterized”。
        当不提供泛型类型时，会默认使用Object代替，所以，gen2可以设置String和Integer类型，不过，应该尽量避免这种情况出现，如此，又需要用到强制类型转换，也伴随着运行时的ClassCastException异常。
        
        可以使用@SuppresWarings("rawtypes")来抑制编译器弹出警告。
        
        接口的泛型应用和类的泛型应用很类似，如下：
       

public interface List <E> {             void add(E x);             Iterator<E> iterator();        }                public interface Iterator<E> {             E next();             boolean hasNext();        }

        也可以将此应用到自定义的接口与类当中。还可以使用多个泛型参数来定义接口与类，比如Map<K,V>.
        泛型类型也可以作为一个参数来用，如：new HashMap<String, List<String>>()。
        
三、泛型的命名规范
        为了与Java关键字区别开，Java泛型参数只是使用一个大写字母来定义。各种常用泛型参数的意义如下：
        E——Element，常用在Java Collection里，如：List<E>,Iterator<E>,Set<E>
        K,V——Key，value，代表Map的键值对
        N——Number，数字
        T——Type，类型，如String，Integer等
        S，U，V——2nd,3rd,4th类型，和T的用法一样
        
四、泛型的方法与构造函数
    如果不希望整个类都被泛型化，可以只在某个方法上应用泛型。还可以在构造函数上应用泛型。
       

public class GenMethod {                public static <T> void fromArrayToCollection(T[] a,Collection<T> c){                    for (T t : a) {                      c.add(t);                    }                }                                public static void main(String[] args) {                    Object[] oa = new Object[100];                    Collection<Object> co = new ArrayList<>();                                        GenMethod.<Object>fromArrayToCollection(oa, co);                }                    }

    定义方法所用的泛型参数需要在修饰符之后添加，如public static <T>，如果有多个泛型参数，可如此定义<K,V>或者<T1,T2>
    不建议在泛型变量里添加其他类型，如下会引起编译错误（或隐含错误）：
      

 public static <T> void fromArrayToCollection(T[] a,Collection<T> c){            for (T t : a) {                c.add(t);                c.add(new Object());                }        }

    泛型方法的调用GenMethod.<Object>fromArrayToCollection(oa, co); 在方法前声明了泛型类型Object。
    因为编译器可以推断这个泛型类型，因此也可以这样写： GenMethod.fromArrayToCollection(oa, co)。
    也可以如下：
      

 String[] sa = new String[100];        Collection<String> cs = new ArrayList<String>();                // T 推断为String        fromArrayToCollection(sa, cs);                // T 推断为Object        fromArrayToCollection(sa, co);                Integer[] ia = new Integer[100];        Float[] fa = new Float[100];        Number[] na = new Number[100];        Collection<Number> cn = new ArrayList<Number>();                //T 推断为Number        fromArrayToCollection(ia, cn);                //T 推断为Number        fromArrayToCollection(fa, cn);                //T 推断为Number        fromArrayToCollection(na, cn);                //T 推断为Object        fromArrayToCollection(na, co);                //编译错误，Number与String不能兼容        fromArrayToCollection(na, cs);

        
五、泛型参数的界限
        如果希望泛型类型只能是一部分类型，比如操作数据的时候，会希望是Number或其子类类型，
            这其实就是给泛型参数添加一个界限。其定义形式为：
            <T extends BoundingType>
        此定义表示T应该是BoundingType的子类型（subtype）。T和BoundingType可以是类，也可以是接口。
        而且，此处的“extends”表示的是子类型，不等同于继承。如：
          

 public class Box<T> {                private T t;                            public void set(T t) {                    this.t = t;                }                            public T get() {                    return t;                }                            public <U extends Number> void inspect(U u) {                    System.out.println("T: " + t.getClass().getName());                    System.out.println("U: " + u.getClass().getName());                }                            public static void main(String[] args) {                    Box<String> integerBox = new Box<>();                    integerBox.set("abc");    //能通过编译，因为T指定为String类型            //        integerBox.inspect("abc");//不能通过编译，因为U必须是Number类型或其子类                    integerBox.inspect(new Integer(10));                }            }

            限定了泛型参数的界限，也可以调用BoundingType（如Number）的相对应的方法，如下：
               

public class NumberTest<T extends Integer> {                    private T num;                                        public NumberTest(T num) { this.num = num;}                                        public boolean isOdd(){                        return num.intValue()%2 == 1;                    }                                        //....                }

              
            如何为泛型参数添加多个限制范围，多重限制范围格式如下：
                <T extends A & B & C>
            一个泛型参数可以有多重限制范围，使用“&”分隔。且限制范围中至多有一个类。
            如果用一个类作为限定，它必须是限定列表中的第一个。如：
               

Class A { /* ... */ }                interface B { /* ... */ }                interface C { /* ... */ }                class D <T extends A & B & C> { /* ... */ }

            如果BoundingType不是放在第一位，会产生编译异常：
            

   class D <T extends B & A & C> { /* ... */ }  // 无法通过编译

              
    六、泛型方法与泛参界限的综合
            泛型方法是一个有用的工具，那泛参的界限就是这个工具的灵魂，为这个工具添加了一些“行为准则”。
            如下：设计一个方法，统计在一个数组里比指定元素大的个数，
              

 public static <T> int countGreater(T[] array,T elem) {                    int count = 0;                    for (T t : array) {                        if (t > elem) {//编译错误                            ++count;                        }                    }                    return  count;                }

            上面这个方法无法通过编译，因为操作符“>”只可以用在基本数据类型（byte,char,short,int,float,long,double,boolean）,
            不可以用来比较对象之间的大小（除非实现了Comparable接口）。
            所以要为<T>添加一个界限Comparable<T>:
              

 public interface Comparable<T> {                    public int compareTo(T o);                }

            更改后的代码如下：
              

 public static <T extends Comparable<T>> int countGreater(T[] array,T elem) {                    int count = 0;                    for (T t : array) {                        if (t.compareTo(elem) > 0) {//无编译错误                            ++count;                        }                    }                    return  count;                }

            也可以选择添加界限Comparator<T,T>，只不过此界限需要两个参数。
            
七、泛型、继承与子类型
        如果两个类之间相互兼容（继承与被继承），那么便可以将一个类对象赋值给另一个对象，
        比如：可以将一个String对象赋值给Object，String是Object的子类，
           

String someString = new String();Object someObject = new Object();someObject = someString;

        在面向对象中，这是一种“is-a”关系。String是Object的一种对象，所以上面的赋值是可以的。
        这种“is-a”关系，同样也适用泛型。如果将泛参设置Number，那么在随后的调用里，只需要传入一个数据对象就行了，如下：
           

Box<Number> box = new Box<>();box.add(new Integer(1));   box.add(new Double(1.0));

        但是对于这种方法：public void someMethod(Box<Number> n) { /*.....*/}
        可以接受Box<Number>类型的参数，但是不能接受Box<Integer>或者Box<Double>类型的参数。
        因为Box<Integer>和Box<Double>都不是Box<Number>的子类。
        Integer是Number的子类，Box<Integer>和Box<Double>的共同父类是Object，但是它俩之间不是子类关系。
        即，无论类A与类B是否存在关联，myClass<A>和myClass<B>都没有任何关联，其共同的父类是Object。
        
八、泛型类与子类型
         泛型的extends与继承的extends不同，泛型的extends其后可以是一个类，也可以是一个接口。
         泛型的extends代表子类型，而不是子类，或许可以把其等同于extends（继承）和implement的并集。
         
         泛型里，也存在子类型，前提是其泛型参数的限制没有改变，可以认为泛参没有改变，其实就是从原来的类或接口来判断泛型的子类型。
         例如：ArrayList<E> implement List<E>，而List<E> extends  Collection<E>
         那么，ArrayList<String>就是List<String>的子类型，而List<String>则是Collection<String>的子类型。
         
         假设需要定义自己的List接口——PayLoadList，其定义如下：

            interface PayloadList<E,P> extends List<E> {              void setPayload(int index, P val);              //...            }

        则这几种都是List<String>的子类型：

            PayloadList<String,String>            PayloadList<String,Integer>            PayloadList<String,Exception>